集线器

  • 早期总线型以太网:采用粗同轴电缆,后来用细的连接image.png
  • 使用双绞线和集线器HUB的星型以太网

以下是一个使用集线器和双绞线互连四台主机的星型拓扑以太网,主机中的以太网卡以及集线器的各接口使用RJ-45插座,它们之间通过双绞线电缆连接,线两端是RJ-45插头,就是俗称的水晶头。
实践证明使用双绞线和水晶头比使用同轴电缆和机械接口可靠的多
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  • 使用集线器的以太网,虽然物理拓扑是星型的,但在逻辑上仍是一个总线网,各站共享总线资源,使用的还是CSMA/CD协议
  • 集线器只工作在物理层,它的每一个接口仅简单地转发比特,不进行碰撞检测
  • 集线器一般都有少量的容错能力和网络管理能力,例如网络中某个网卡出了故障,不停地发送帧,此时集线器可以检测这个问题,并断开和这个网卡的连接,使整个以太网仍能正常工作。
    • 集线器HUB可以在物理层面扩展以太网
  • 例如三台交换机和几台主机构成3个独立的以太网,每个以太网有碰撞,有发送数据,一个机器发数据,另外的都收到,它们每一个都是一个独立的碰撞域(冲突域)
  • 这时候拿一个交换机连接这三台交换机,所有的主机一起构成了一个更大的碰撞域,互联成一个更大的以太网

    交换机

    先假设:忽略ARP,交换机的帧交换表已经“学习好了”
  • 使用集线器组成的以太网,一个主机给另一个主机发送的帧,所有主机都收到
  • 使用交换机互连的交换式以太网,上的某个主机,要给另一台主机发送帧,先到交换机那里,交换机帮他转发,之后目的地址收到。交换机可以根据MAC地址过滤帧,即隔离碰撞域
  • 交换机的每一个接口是一个独立的碰撞域
  • 交换机隔离碰撞域但不隔离广播域(VLAN除外)
  • 以太网交换机通常有多个接口。每个接口都可以直接与一台主机或另一个以太网交换机相连。一般都工作在全双工方式
  • 以太网交换机具有并行性,能同时连通多对接口,使多对主机能同时通信,无碰撞(不适用CSMA/CD协议)
  • 以太网交换机的接口一般都支持多种速率
  • 以太网交换机工作在数据链路层(也包括物理层),它收到帧后,在帧交换表中查找帧目的地址MAC地址对应的接口号,然后通过该接口转发帧
  • 以太网交换机是一种即插即用的设备,其内部的帧交换表是通过自学习算法自动逐渐建立起来的。
  • 帧的转发方式:

    • 存储转发
    • 直通交换:采用基于硬件的交叉矩阵,交换时延非常小,但不检查帧有什么差错。

      两者对比

  • 用集线器,一个主机发送的非广播帧,其他都能收到,交换机不是,如果是广播帧,效果是一样的

  • 多个主机同时发送帧,用集线器会碰撞,用交换机会缓存,不会碰撞

使用两者扩展以太网的对比

  • 仅使用交换机和仅使用集线器发送单播帧和之前提到的是一样的,交换机具有非常明显的优势
  • 发送广播帧,从效果上是一样的,所以不管是用交换机还是集线器,拓展后的各主机都属于一个广播域

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  • 仅使用集线器扩展以太网,不仅会扩大广播域,还扩大了碰撞域
  • 但是用交换机将原来各自独立的碰撞域连接起来,只会扩大广播域,而不扩大碰撞域

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集线器逐渐被淘汰了